一种带机械臂的无人快递车的制作方法

本实用新型属于无人快递车技术领域，尤其涉及一种带机械臂的无人快递车。

背景技术：

随着电子商务的快速发展，近年网购的人越来越多，线上线下（o2o）业务发展十分迅速，目前这些电子商务产业都遇到一个发展瓶颈——物流，特别是物流的最后一公里的问题。针对这个问题，目前主要的解决方法是利用快递员进行送货或收货，但是这种方式，成本较高；而且随着人力成本的不断增加，这种方法难以持续。

快递派送难以自动化的一个重要原因在于配送环境复杂而且多变，加上快递的形状，大小不同，软硬不一，目前的无人快递车技术无法对各种不同的物品进行准确的抓取和移动。目前已有的全自动快递方案也没有很好的采用机械臂抓取物件的具体方案，还是需要人进行配合。

本实用新型提出一种安装在无人驾驶快递车上的平面多关节机械臂，配合安装在机械臂末端的真空吸盘和辅助托盘，实现各种形状，大小，重量的快递货物的自动抓取及搬运。

相比现有的无人快递车，带机械的无人快递车能在无人收货的情况下对小区的智能快递柜进行投递。

基于机械臂的特点，带机械臂的无人快递车能在物流快递点进行快递自动分拣及装载。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本实用新型公开了一种带机械臂的无人快递车，不需要人工辅助，从而实现快速，高效便宜的无人投递系统。对此，本实用新型采用的技术方案为：

一种带机械臂的无人快递车，其包括无人驾驶车体，所述无人驾驶车体上设有快递柜，所述快递柜的一侧设有用于从快递柜中取放快递货物的机械臂；所述机械臂上设有摄像头和激光雷达用于识别货物及机械臂运动过程中的障碍物。

一种带机械臂的无人快递车，其包括无人快递车车体和机械臂，所述机械臂通过升降机构与无人快递车车体连接，所述机械臂的末端连接机械手，所述机械手与抓取模块连接，所述抓取模块的下方设有承重托盘，所述承重托盘与机械臂固定连接。

采用此技术方案，在需要取放货物时，无人快递车移动到待取放货物处，然后通过升降机构调节机械臂的高度位置，机械臂调节机械手的位置，对于一般轻质、薄的货物，机械手带动抓取模块移动到货物上方，将货物抓取。对于体积大、厚重的货物，所述舵机转动，使抓取模块的抓取方向改变，即旋转九十度，从货物的侧方抓取货物，机械手移动，将货物拉到承重托盘上，承重托盘起主要的承托货物重量，使得抓更加可靠。

进一步的，所述机械手通过转动模块与抓取模块连接。

进一步的，所述机械手通过舵机与抓取模块连接，所述舵机的旋转方向垂直于机械手的延伸方向。

进一步的，所述舵机在竖直平面内旋转。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械手为末端推拉杆。

进一步的，无人快递车可以预先获取货物的摆放高度，也可以通过深度传感器或激光雷达等计算货物高度，当机械臂需要抓取货物时，升降机构及机械臂把承重托盘与货物放置面高度对齐并在水平方向接触，末端推拉杆把抓取模块推出，抓取货物，然后末端推拉杆把货物拖拉到承重托盘上完成抓取任务。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械臂包括依次连接的第一关节、第二关节和第三关节，所述第三关节与末端推拉杆连接。

作为本实用新型的进一步改进，末端推拉杆为电动丝杆。

进一步的，所述吸盘与带有支架的行程杆连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述抓取模块包括吸盘组件。

进一步的，所述吸盘组件包括吸盘和与吸盘连接的电磁阀和真空发生器。

作为本实用新型的进一步改进，所述吸盘组件包括吸盘，所述吸盘为波纹吸盘，所述吸盘的边唇较中部壁薄。

作为本实用新型的进一步改进，所述带机械臂的无人快递车包括激光传感器，所述激光传感器位于机械臂的末端下方。采用此技术方案，激光传感器安装在机械臂的末端下方，可以避开机械臂上的货物，这样在任何情况下激光传感器都能探测障碍物。

进一步的，所述安装在无人快递车的垂直升降机构为二级或多级垂直升降机构。

进一步的，所述无人快递车车体的一侧安装有快递柜。

作为本实用新型的进一步改进，所述带机械臂的无人快递车利用电动推杆实现快递柜门的自动打开闭合。

进一步的，所述无人快递车车体设有供电模块、控制模块，运动模块，差分gps模块及激光雷达，所述控制模块与供电模块、运动模块、gps模块及激光雷达连接，所述控制模块与升降机构、机械臂连接；所述激光传感器、摄像头与控制模块电连。

作为本实用新型的进一步改进，所述带机械臂的无人快递车包括摄像头，优选的，所述摄像头为深度摄像头。所述摄像头位于机械臂的末端上方。采用此技术方案，其中深度摄像头可以进行图像匹配或标签二维码识别，进一步的，还可以确定货物的空间位置（x,y,z），这样更加准确的确定机械臂的转动量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

相比现有的无人快递车，带机械的无人快递车能在无人收货的情况下对小区的智能快递柜进行投递。

本实用新型的技术方案提供了一种带机械臂的无人快递车的硬件结构，可以实现了针对不同大小、不同重量、不同形状和不同软硬的货物采用不同的方式进行抓取分拣，而且取物过程更加安全、稳定、可靠，更好的保护货物；特别对于较重的货物，机械手可以先把较重的货物先从放置的地方拖出拉到承重托盘上，让承重托盘起主要承托货物重量，使得货物的取放更加安全、可靠。

基于机械臂的特点，带机械臂的无人快递车能在物流快递点进行快递自动分拣及装载。

附图说明

图1是本实用新型的带机械的无人快递车的结构示意图。

图2是本实用新型的带机械的无人快递车取放薄的货物的工作状态图。

图3、图4是本实用新型的带机械的无人快递车取放厚重货物的工作状态图。

附图标记包括：1-无人快递车车体，2-升降机构，3-机械臂，4-电动丝杆，5-舵机，6-承重托盘，7-吸盘，8-激光传感器，9-摄像头，11-车载快递柜，111-电动推拉杆，21-支撑板；31-第一关节，32-第二关节，33-第三关节。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1~图3所示，一种带机械臂的无人快递车，其包括无人快递车车体1和机械臂3，所述机械臂3通过升降机构2与无人快递车车体1连接，所述升降机构2通过支撑板21与机械臂3连接；所述机械臂3的末端连接机械手，所述机械手与旋转方向垂直于机械手延伸方向的舵机5连接，所述舵机5连接抓取模块，所述抓取模块的下方设有承重托盘6，所述承重托盘6与机械臂3的末端底部固定连接。进一步的，所述舵机5在竖直平面内旋转。

所述机械手为用于末端推拉作用的电动丝杆4，电动丝杆4与电机连接。所述机械臂3包括依次连接的第一关节31、第二关节32和第三关节33，所述第三关节33与电动丝杆4连接。该电动丝杆4可以控制行程。

所述抓取模块为吸盘组件，所述吸盘组件包括吸盘7和与吸盘7连接的电磁阀、真空发生器。进一步的，所述吸盘7为波纹吸盘，所述吸盘7的边唇较中部壁薄。

所述带机械臂的无人快递车包括激光传感器8和摄像头9，所述激光传感器8位于机械臂3的末端下方。进一步的，所述激光传感器8为单线激光雷达。所述摄像头9位于机械臂3的末端上方。

进一步的，所述无人快递车车体1内设有供电模块、控制模块和运动模块；所述运动模块包括包含无人快递车车体1下方的驱动电机，转向电机及车轮，所述控制模块与供电模块连接，所述控制模块与升降机构2、机械臂3、运动模块连接；所述激光传感器8、摄像头9与控制模块电连接。其中，控制模块可以将速度指令发送至运动模块，进而控制速度和转向角度。

进一步的，所述无人快递车车体1的一侧设有车载快递柜11，车载快递柜11的多个柜门与电动推拉杆111连接，电动推拉杆111与控制模块连接。在电动推拉杆111的作用下，车载快递柜11的多个柜门能自动打开及关闭。

本实施例的带机械臂的无人快递车硬件可以自动控制，也可以结合现有技术的控制技术实现更好的自动化取货。当无人快递车收到提取特定货物指令时，无人快递车按预先设定的路线运行到所提取货物的位置，无人快递车利用安装于机械臂3末端的摄像头9进行图像匹配或标签二维码识别，当匹配到正确时候，无人快递车利用机械臂3末端的摄像头9或深度摄像头9确定货物的空间位置（x,y,z）。最后通过安装在机械臂3末端的电动丝杆4把吸盘7推进到目标货物的表面，控制模块发送指令给电磁阀，电磁阀打开气路使吸盘7行程负压吸附物件，当货物被吸附后，如果货物比较轻，机械臂3直接连带被吸附的货物搬运到指定周转箱或者货架上。如果货物比较重，吸盘7无法提供足够的吸力支撑，机械臂3末端的电动丝杆4把吸盘7吸附的货物拉到机械臂3末端的辅助的承重托盘6上，对货物进行转移搬运。

机械臂3的末端安装有舵机5，旋转方向垂直于机械臂3，其作用在于改变吸盘7的吸附方向。当拾取货物体积比较大的时候，吸盘7吸附方向与机械臂3保持一致的水平方向，水平吸附货物。当拾取货物比较薄，厚度小于吸盘7直径，舵机5改变吸盘7吸附方向，吸附方向垂直向下，垂直吸附货物。机械臂3把吸附的货物移动到放置在指定位置后，电磁阀断开真空气路，货物与吸盘7分离，完成一件货物的取放。

通过上述分析可见，本实施例的物取放无人快递车能拾取的货物的重量范围比其它吸盘7机械手的要大的多。

另外，机械臂3末端下方安装有激光传感器8，可以采用激光雷达，激光雷达由于安装在机械臂3的末端下方，可以避开机械臂3上的货物，这样在任何情况下激光雷达都能探测障碍物，控制模块接收到激光雷达发送的障碍物大小及位置信息，重新规划机械臂3运动轨迹施避障或停止运动防止机械臂3与障碍物发生碰撞。进一步的，激光雷达用于识别障碍物时，升降机构2把机械臂3从高到低往下降，控制模块对激光雷达产生的平面激光云点在垂直方向进行三维空间叠加，把激光雷达产生的二维平面激光点云转化为三维空间激光点云。三维空间激光点云结合机械臂3末端的摄像头9产生的图像，计算机控制模块识别出拾取货物，并计算出货物的适合吸盘7吸附的具体空间三维位置信息，控制模块计算出机械臂3的运行轨迹，通过机械臂3逆运动方法求解出各个机械关节需要运动的控制量，发送指令控制机械臂3运动，当吸盘7到达吸附位置时候，控制模块发送指令给电磁阀，电磁阀打开气路使吸盘7行程负压吸附物件。机械臂3把吸附的货物移动到放置在指定周转箱内，控制模块发送指令给电磁阀断开真空气路，货物与吸盘7分离，完成一件货物的取放。

此外，机械臂的活动空间有一个设定工作距离范围，如果控制模块计算的目标拾取货物位置超过机械臂的设定距离，控制模块给驱动电机发送前进或后退指令，直到目标拾取货物位置在机械臂的工作距离范围内，控制模块给该驱动电机发送停止指令。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。